Der Ausbruch. (NASA/Joshua Stevens/Kristopher Bedka/Konstantin Khlopenkov/NOAA/NESDIS) Im Januar brach in der Nähe des pazifischen Staates Tonga ein Unterwasservulkan aus und schickte gewaltige Druckwellen durch die Erdatmosphäre, wo sie den Planeten mehrmals umspülten.
Der letzte Vulkan, der solch große Wellen in der Atmosphäre erzeugte, war Krakatau im Jahr 1883, während eines der zerstörerischsten Vulkanausbrüche in der aufgezeichneten Geschichte, wie eine neue Studie zeigt.
„Dieses atmosphärische Wellenereignis war in den modernen geophysikalischen Aufzeichnungen beispiellos“, sagte Erstautor Robin Matoza, außerordentlicher Professor am Department of Earth Science der University of California, Santa Barbara.
Die Studie wurde am Donnerstag (12. Mai) in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft , ergab, dass der von der Tonga erzeugte Druckimpuls Vulkan war in ihrer Amplitude mit der des Krakatau-Ausbruchs von 1883 vergleichbar und um mehr als eine Größenordnung größer als die des Krakatau-Ausbruchs von 1980 Mount St. Helens Ausbruch“, sagte Matoza in einer E-Mail zu WordsSideKick.com.
Je höher die Amplitude einer Welle ist, desto stärker ist sie.
Eine zweite Studie, ebenfalls veröffentlicht am 12. Mai in Wissenschaft , deutete darauf hin, dass dieser starke Puls nicht nur die Atmosphäre erschütterte, sondern auch Wellen über den Ozean darunter rasen ließ.
Tatsächlich erzeugten die atmosphärischen Wellen kleine, sich schnell bewegende Meteotsunamis – das heißt eine Reihe von Wellen, die durch Luftdruckstörungen angetrieben wurden –, die die Küste Stunden vor den herkömmlichen, seismisch angetriebenen Tsunamis erreichten, die durch die Explosion des Vulkans verursacht wurden.
Diese kleinen „Vorläufer“-Tsunamis wurden auf der ganzen Welt beobachtet, vor allem im Pazifischen Ozean, aber überraschenderweise auch im Atlantischen Ozean und im Mittelmeer, sagte Tatsuya Kubota, wissenschaftlicher Mitarbeiter am National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience Japan und Erstautor der zweiten Studie.
„Die Höhe des ‚Vorläufer‘-Tsunamis … betrug etwa ein paar Zentimeter, obwohl dies vom Standort abhängt“, sagte Kubota in einer E-Mail zu WordsSideKick.com.
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Der Vulkan Tonga – Hunga Tonga-Hunga Ha'apai oder einfach Hunga genannt – liegt etwa 65 Kilometer nordwestlich der tonganischen Hauptstadt Nuku'alofa.
Es ist einer von zwölf bekannten Unterwasservulkanen im Tonga-Kermadec-Vulkanbogen, einer geologischen Struktur, die am westlichen Rand der Pazifischen Platte verläuft Erde Kruste, laut dem Global Volcanism Program des Smithsonian .
Als Hunga Mitte Januar ausbrach, traf die daraus resultierende Gas- und Partikelwolke die Mesosphäre – die dritte Schicht der Atmosphäre über der Erdoberfläche – und machte sie zum größte Vulkanwolke in der Satellitenaufzeichnung.
Der Menge an Energie, die bei der Eruption freigesetzt wird war vergleichbar mit dem, was durch die Explosion von 4 bis 18 Megatonnen TNT oder die gleichzeitige Detonation von mehr als 100 Hiroshima-Bomben entstehen könnte.
Nach dem rekordverdächtigen Ausbruch machten sich Matoza und ein Team von mehr als 70 Wissenschaftlern aus 17 Nationen daran, zu dokumentieren, welche atmosphärischen Wellen durch die Explosion erzeugt wurden.
Dazu bezogen sie Daten von zahlreichen bodengestützten und weltraumgestützten Überwachungssystemen, die den Ausbruch während seines Verlaufs aufgezeichnet hatten.
Das Team stellte fest, dass von allen atmosphärischen Wellen, die durch die Explosion erzeugt wurden, die sogenannten Lamb-Wellen am hervorstechendsten waren. Lamb-Wellen verlaufen entlang der Erdoberfläche und ähneln Schallwellen darin, dass sie im Medium, durch das sie sich bewegen, Schwingungen erzeugen.
Allerdings breiten sich Lamb-Wellen bei extrem niedrigen Frequenzen aus, wo die Auswirkungen von Schwere bedeutsam werden“, sagte Matoza.
(NASA/Joshua Stevens/Kristopher Bedka/Konstantin Khlopenkov/NOAA/NESDIS)
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Forscher zeichnen Lamb-Wellen selten auf, da sie nur durch gewaltige Explosionen in der Atmosphäre entstehen, etwa in der Größenordnung großer Vulkanausbrüche und Atomtests. „Bei kleineren Vulkanausbrüchen werden sie normalerweise nicht beobachtet“, sagte Matoza gegenüber WordsSideKick.com.
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Die durch den Hunga-Ausbruch erzeugten Lamb-Wellen hatten am höchsten Punkt eine Amplitude von 280 Meilen (450 km), d. h. sie trafen den Ionosphäre – eine dichte Schicht aus elektrisch geladenen Teilchen, die etwa 35 bis 620 Meilen (60 bis 1.000 km) über der Planetenoberfläche liegt.
Im Laufe von sechs Tagen strahlten diese Wellen von der Vulkanstelle aus und umkreisten die Erde viermal in die eine und dreimal in die andere Richtung.
Basierend auf historischen Daten erzeugte der Krakatau-Ausbruch im Jahr 1883 Lamb-Wellen, die die Erde genauso oft umkreisten, berichteten die Forscher.
Die Lambwellenbeobachtungen des Teams stimmen mit früheren Modellen des Hunga-Ausbruchs überein, die von Nedjeljka Žagar, Professorin für theoretische Meteorologie an der Universität Hamburg, und ihren Kollegen erstellt wurden.
„Wir konnten die Hunga Tonga Lamb-Welle nur zwei Tage nach dem Ereignis simulieren“, und jetzt das Neue Wissenschaft Die Studie habe mithilfe verschiedener geophysikalischer Messungen detailliertere Informationen darüber geliefert, wie sich diese Wellen ausbreiteten, sagte Žagar in einer E-Mail gegenüber WordsSideKick.com.
In ihren eigenen Wissenschaft In ihrer Studie stellten Kubota und seine Kollegen einen Zusammenhang zwischen diesen Lamb-Wellen und den schnellsten Tsunamis her, die nach dem Ausbruch beobachtet wurden. Sie stellten fest, dass der Zeitpunkt der Lamb-Wellen und der „Vorläufer“-Tsunamis zusammenzufallen schien.
Auffällig ist, dass diese Vorläuferwellen mehr als zwei Stunden früher an Land landeten, als man es bei herkömmlichen Tsunamis erwarten würde, die größtenteils durch plötzliche Verformungen des Meeresbodens verursacht werden.
Zusätzlich zu riesigen Lamb-Wellen und sich schnell bewegenden Tsunamis erzeugte der Hunga-Ausbruch auch unglaublich weitreichende Schallwellen und Infraschallwellen – das heißt akustische Wellen, deren Frequenz zu niedrig ist, um von Menschen gehört zu werden, berichteten Matoza und seine Kollegen.
Die markanten Lamb-Wellen führten das Rudel an, gefolgt von den Infraschallwellen und dann den hörbaren Schallwellen.
Bemerkenswerterweise wurden in ganz Alaska, mehr als 6.200 Meilen (10.000 km) vom Hunga-Ausbruch entfernt, hörbare Geräusche gemeldet, die aus kurzen, wiederholten „Booms“ bestanden.
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